2021年11月22日 星期一

02引擎本體及曲軸修改篇 - BMW 318 M42B18  升級2.1升計畫 

 BMW 318 M42B18  升級2.1升計畫

 



 

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引擎本體修改 

 

為了配合使用較大的活塞,並且依據新的肚內組合調整汽缸壓縮比,引擎本體內的氣缸內徑以及氣缸平面需要做調整。 

 

修改氣缸內徑 

 

M42引擎的缸徑(Bore)84.00mm,我設計目標是86.40mm。要達成這個目標,必須要擴缸2.40mm,也就是缸壁要磨掉1.20mm。 

 

修改汽缸平面 

 

燃燒室的體積可以分為3部分,(1)汽缸蓋的碗狀部位(2)汽缸墊片內徑的體積、及(3)活塞上部凹槽體積。 

 

壓縮比的計算,就是用(活塞在上死點時氣缸體積)/(活塞位於最下點時氣缸體積)得到。 

 

要減少燃燒室體積,可以藉由使用較薄的汽缸床墊片、研磨汽缸平面、研磨汽缸蓋平面、使用凸頂活塞等方式進行調整。 

 

要增加燃燒室體積,可藉由使用較厚汽缸床墊片、使用凹頂活塞等方式進行調整。 

 

以上方法,以調整活塞為最佳、改變墊片厚度次之、研磨引擎本體及汽缸蓋為最後選擇。 

 

調整經過 

 

雖然網路上都有數據,但我發現數據和我實際測量的有些許不同,所以我決定採一步一步邊進行,邊測量檢驗的方式來進行,避免出來的東西無法使用。由於材料取得並不容易,還是小心為上。 

 

我的引擎本體修改,分兩次來進行。我先送去士林華齡街配合多年的老店擴缸,很快的,就已經研磨並且拋光好了,老闆還特別幫我整顆本體放去藥水裡面用超音波機器洗得超乾淨。取貨前用老闆的螺旋測微器測量一下,86.40mm,完美。 


 

把引擎本體帶回車庫後,依照設計,把曲軸、135mm連桿,以及240原廠86.365mm的活塞放入引擎本體當中,先旋轉曲軸,確認每缸活塞上到上死點時,活塞平面與汽缸平面之間的高度差。 

 

用135mm連桿時,活塞TDC位置低於平面2.5mm,用140mm連桿時,活塞TDC位置比氣缸平面高2.5mm。


依據高度差+汽缸蓋體積可算出燃燒室的體積,接著算出汽缸的壓縮比,然後再算出為了達成1:10的目標壓縮比,應該要減少(增加)多少體積。 

 

我設計的M42 2.1升引擎,目標的壓縮比在1:10。為了達到這個目標,需要調整燃燒室的大小。 

 

由於我的活塞已經固定形式了,所以就靠調整墊片厚度配合研磨一部分汽缸平面來調整,最後壓縮比設定目標在1:10。確定需要研磨的厚度之後,我又再把引擎本體送往華齡街施工。這樣分兩次的方式雖然要跑兩趟,但分階段確定是比較保險的作法。


氣缸擴缸完成,氣缸平面修改完成,本體的部分修改完成。



說到這邊,各位可能很好奇為何我的壓縮比訂在1:10,而不是藉這次機會提升到性能趨向的高壓縮比?原因有二:因為我要通勤用,需考量耐用性及經濟性(吃95汽油),再來是萬一未來欲求不滿的時候,1:10的壓縮比適合直接加上機械增壓。所以我做這個決定算是深思熟慮後,進可攻、退可守的決定。

 

曲軸修改 

 

M42B18和M47D20的大小波斯共用,代表M47的曲軸能夠放進M42的引擎本體內,但並不代表能夠直接使用。 

 

如果將M42和M47的曲軸排開比較,除了M47的斧頭和小波斯端比較長外,固定曲軸pulley的鼻子也有不同。為了要讓M42的曲軸pulley以及齒輪能夠裝到M47曲軸上,M47曲軸的鼻部需要修改。 

 

下M42曲軸,上M47曲軸。


首先,因為正時鍊條固定輪的位置不同,所以固定齒輪的半月片位置要做調整,必須往內移動1公分。 


秉持手工打造精神,確認酒沒喝太多手沒發抖,眼鏡戴好看清楚後,用測量規詳細測量好位置,並用簽字筆做好記號。我手穩,用手持式砂輪機直接修改曲軸,把半月片溝槽向內延伸1公分,深度保持一致。 


由於手沒有發抖,以及精神狀態集中,很快的,就順利完成曲軸鼻子的修改。 



 

接下來,由於M47的曲軸鼻較粗,M42的正時鍊條普利盤內徑小,無法套入M47曲軸,所以我需要把M42兩個(內、外盤)pulley拿去車床間加工,把內徑稍微擴大至可以套入M47曲軸的大小。 




 

車床間師傅很好心的順便幫我做了一個導角,我回來測試套上M47曲軸後,相當完美。 





至此,引擎本體以及曲軸的修改就告一段落了,接下來要進行曲軸和活塞的組裝.......... 
 

 

 

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